Лабораторная работа № 10 Определение свойств бетонной смеси и тяжелого бетона

Цель работы: научиться определять свойства бетонной смеси и бетона

Перечень испытаний:

• Определение удобоукладываемости бетонной смеси (подвижности)

• Определение средней плотности бетонной смеси

• Определение пористости бетонной смеси (объема вовлеченного воздуха)

• Определение прочности бетона

Приборы и оборудование: конус нормальный; линейка стальная; воронка загрузочная; кельма; гладкий лист размерами не менее 700х700 мм из водонепроницаемого материала (металл, пластмасса и т.п.); прямой металлический гладкий стержень диаметром 16 мм, длиной 600 мм с округленными концами; виброплощадка лабораторная; формы для изготовления контрольных образцов бетона; весы лабораторные; сосуды металлические цилиндрические

Определение удобоукладываемости бетонной смеси

Удобоукладываемость бетонной смеси оценивают показателями подвижности или жесткости.

Определение подвижности бетонной смеси

Подвижность бетонной смеси оценивают по осадке (ОК)

Рис.20. Конус для определения подвижности

1 — ручка; 2 — корпус; 3 — упоры; 4 — сварной шов.

Для определения подвижности бетонной смеси с зернами заполнителя наибольшей крупностью до 40 мм включительно применяют нормальный конус. При подготовке конуса и приспособлений к испытаниям все соприкасающиеся с бетонной смесью поверхности следует очистить и увлажнить.

Конус устанавливают на гладкий лист и заполняют его бетонной смесью через воронку в три слоя одинаковой высоты. Каждый слой на его высоту уплотняют штыкованием металлическим стержнем 25 раз. Конус во время заполнения и штыкования должен быть плотно прижат к листу.

После уплотнения бетонной смеси воронку снимают, избыток смеси срезают кельмой вровень с верхними краями конуса, и заглаживают поверхность бетонной смеси. Время от начала заполнения конуса до его снятия не должно превышать 3 мин.

Конус плавно снимают с отформованной бетонной смеси в строго вертикальном направлении и устанавливают рядом с ней. Время, затраченное на подъем конуса, должно составлять 5 — 7 с.

Осадку конуса бетонной смеси определяют, укладывая гладкий стержень на верх формы и измеряя расстояние от нижней поверхности стержня до верха бетонной смеси с погрешностью не более 0,5 см.

Если после снятия формы конуса бетонная смесь разваливается, измерение не выполняют, и испытание повторяют на новой пробе бетонной смеси.

Осадку конуса бетонной смеси вычисляют с округлением до 1,0 см.

Определение средней плотности бетонной смеси

Среднюю плотность бетонной смеси характеризуют отношением массы уплотненной бетонной смеси к ее объему.

Перед испытанием мерный сосуд взвешивают с погрешностью не более 1 г.

Бетонную смесь помещают в сосуд и уплотняют. После уплотнения избыток смеси срезают стальной линейкой, и поверхность тщательно выравнивают вровень с краями мерного сосуда. Затем сосуд с бетонной смесью взвешивают с погрешностью не более 1 г. Среднюю плотность бетонной смеси кг/м³, вычисляют по формуле

,                                                      

где т — масса мерного сосуда с бетонной смесью, г;

m₁ — масса мерного сосуда без смеси, г;

V — вместимость мерного сосуда, см³.

Определение пористости бетонной смеси

Пористость бетонной смеси оценивают следующими показателями:

• объёмом воздуха или газа, содержащегося в уплотненной бетонной смеси;

• объемом межзерновых пустот.

Объем вовлеченного воздуха определяют в бетонах на плотных и пористых заполнителях, объем межзерновых пустот — в бетонах на пористых заполнителях.

Объем вовлеченного воздуха определяют экспериментальным или расчетным методом.

Объем вовлеченного воздуха в смеси на плотном заполнителе определяют объёмным или компрессионным методом (при помощи объёмомера или поромера соответственно), а на пористом заполнителе — только объёмным методом.

Отношение высоты сосуда к его диаметру должно быть от 1 до 2.

Расчетный метод определения объема вовлеченного воздуха

Пористость уплотненной бетонной смеси V_п, %, вычисляют с округлением до 0,1 % по формуле

,

Ц, П, Щ, В, и В₁ - фактическая масса, кг, соответственно цемента, сухих песка и щебня (гравия), воды и раствора добавок в 1 м³ уплотненной бетонной смеси;

p_ц - истинная плотность цемента, г/см³, определяемая по ГОСТ 310.2 или принимаемая равной 3,1 для портландцемента и его разновидностей, и 3,0 — для шлакопортландцемента;

p_п, p_щ - средняя плотность зерен песка и щебня (гравия), г/см³;

n - коэффициент, учитывающий увеличение средней плотности зерен крупного заполнителя в результате его частичного дробления при перемешивании бетонной смеси в смесителе принудительного действия. п принимают равным:

  1 — для плотного заполнителя;

  1,05 — для пористого заполнителя с маркой по прочности П75 и более;

  1,1 —для пористого заполнителя с маркой по прочности менее П75.

Определение прочности бетона

Определение прочности бетона состоит в измерении минимальных усилий, разрушающих специально изготовленные контрольные образцы бетона при их статическом нагружении с постоянной скоростью роста нагрузки и последующем вычислении напряжений при этих усилиях в предположении упругой работы материала.

Форма и номинальные размеры образцов в зависимости от метода определения прочности бетона должны соответствовать указанным в табл. 32.

Таблица 32. Форма и размеры образцов для испытания на сжатие

Метод	Форма образца	Размеры образца, мм
Определение прочности на сжатие и на растяжение при раскалывании	Куб	Длина ребра:    100; 150; 200; 300
	Цилиндр	Диаметр d:        100; 150; 200; 300
		Высота h, равная 2d

Перед использованием форм их внутренние поверхности должны быть покрыты тонким слоем смазки, не оставляющей пятен на поверхности образцов и не влияющей на свойства поверхностного слоя бетона.

Укладку и уплотнение бетонной смеси следует производить не позднее, чем через 20 мин после отбора пробы.

Все образцы следует изготавливать из одной пробы бетонной смеси и уплотнять их в одинаковых условиях.

После окончания укладки и уплотнения бетонной смеси в форме верхнюю поверхность образца заглаживают мастерком или пластиной. Образцы после изготовления до распалубливания хранят в формах, покрытых влажной тканью или другим материалом, исключающим возможность испарения из них влаги, в помещении с температурой воздуха (20±5)°С.

При определении прочности бетона на сжатие образцы распалубливают не ранее чем через 24 ч для бетонов класса В7,5 (М100) и выше, и не ранее чем через 48 ч - для бетонов класса В5 (М75) и ниже, а также для бетонов с добавками, замедляющими их твердение в раннем возрасте.

После распалубливания образцы должны быть помещены в камеру, обеспечивающую у поверхности образцов нормальные условия, т. е. температуру (20±3)°С и относительную влажность воздуха (95±5)%. Допускается хранение образцов под слоем влажных песка, опилок или других систематически увлажняемых гигроскопичных материалов.

Перед испытанием образцы подвергают визуальному осмотру, устанавливая наличие дефектов в виде околов ребер, раковин и инородных включений. Образцы, имеющие трещины, околы ребер глубиной более 10 мм, раковины диаметром более 10 мм и глубиной более 5 мм (кроме бетона крупнопористой структуры), а также следы расслоения и недоуплотнения бетонной смеси, испытанию не подлежат. Наплывы бетона на ребрах опорных граней образцов должны быть удалены напильником или абразивным камнем. Результаты осмотра записывают в ведомость испытаний. В случае необходимости фиксируют схему расположения дефектов.

На образцах выбирают и отмечают грани, к которым должны быть приложены усилия в процессе нагружения.

Визуальный осмотр образцов

Определение отклонений от плоскостности и перпендикулярности рабочих граней образцов

Отклонения опорных граней образцов от плоскости, принимаемой за прилегающую, измеряют прибором с погрешностью не более 0,01 мм на 100 мм длины, который при любом исполнении должен иметь три фиксированные опоры по углам и не менее двух индикаторов часового типа по ГОСТ 577 или других измерителей перемещений той же точности - один по четвертому углу и один в середине (рис.21).

Рис.21. Схема прибора для измерения отклонений от плоскостности

 

 

 

1   - корпус (рамка) ;        3   - индикатор;

2

- опора;    - база прибора

 

                                                                                       

Перед измерением образца прибор устанавливают на поверочную плиту в трех точках и приводят показания стрелок всех индикаторов в нулевое положение.

Прибор приставляют к измеряемой грани образца и фиксируют, опирая в трех точках. Вслед за тем снимают отсчеты по двум индикаторам.

 Отклонение граней от перпендикулярности определяют с помощью уголка. Отклонение от перпендикулярности граней образца соответствует норме, если не превышает 1 мм независимо от размеров образца.

Отклонения от перпендикулярности определяют по опорным граням относительно смежных граней.

Перед установкой образца на пресс или испытательную машину удаляют частицы бетона, оставшиеся от предыдущего испытания на опорных плитах пресса. Образцы-кубы устанавливают одной из выбранных граней на нижнюю опорную плиту пресса (или испытательной машины) центрально относительно его продольной оси, используя риски, нанесенные на плиту пресса, дополнительные стальные плиты или специальное центрирующее устройство.

Нагружение образцов производят непрерывно со скоростью, обеспечивающей повышение расчетного напряжения в образце до его полного разрушения в пределах (0,6±0,4) МПа/с. При этом время нагружения одного образца должно быть не менее 30 с.

Максимальное усилие, достигнутое в процессе испытания, принимают за разрушающую нагрузку.

Разрушенный образец необходимо подвергнуть визуальному осмотру и отметить в ведомости испытаний:

• характер разрушения;

• наличие крупных (объемом более 1 см³) раковин и каверн внутри образца;

• наличие зерен заполнителя размером более 1,5D, комков глины, следов расслоения.

Результаты испытаний образцов, имеющих перечисленные дефекты структуры и характер разрушения, учитывать не следует.

Рис.22. Схема характера разрушений образцов при испытаниях на сжатие

 

 

1 - нормальное разрушение; 2-5 - дефектные разрушения

Прочность бетона, МПа (кгс/кв.см), следует вычислять с точностью до 0,1 МПа по формуле:

где P - разрушающая нагрузка, кН;

  S - площадь рабочего сечения образца, см²;

– коэффициент, учитывающий размеры образца;

kw – коэффициент, учитывающий влажность ячеистого бетона (для тяжелого бетона равен 1)

Прочность бетона (кроме ячеистого) в серии образцов определяют как среднее арифметическое значение в серии:

• из двух образцов - по двум образцам;

• из трех образцов - по двум наибольшим по прочности образцам;

• из четырех образцов - по трем наибольшим по прочности образцам;

• из шести образцов - по четырем наибольшим по прочности образцам.

При отбраковке дефектных образцов прочность бетона в серии образцов определяют по всем оставшимся образцам, если их не менее двух. Результаты испытания серии из двух образцов при отбраковке одного образца не учитывают. Марку и класс бетона определяют по табл.33.

Таблица 33. Соотношения классов и марок для тяжелого бетона

Класс	Bb, МПа	Марка	Класс	Bb, МПа	Марка
Bb3,5	4,5	Mb50	Bb30	39,2	Mb400
Bb5	6,5	Mb75	Bb35	45,7	Mb450
Bb7,5	9,8	Mb100	Bb40	52,4	Mb500
Bb10	13	Mb150	Bb45	58,9	Mb600
Bb12,5	16,5	Mb150	Bb50	65,4	Mb700
Bb15	19,6	Mb200	Bb55	72	Mb700
Bb20	26,2	Mb250	Bb60	78,6	Mb800
Bb25	32,7	Mb300

Таблица 34. Сводная таблица результатов испытаний

Показатель	Ед. изм.	Обозначение	Значение
Удобоукладываемость бетонной смеси (подвижность, жесткость)
Средняя плотность бетонной смеси
Пористость бетонной смеси (расчетная)
Отклонение опорных граней образцов от плоскостности Верхняя Нижняя
Отклонение граней образцов от перпендикулярности Первая Вторая Третья Четвертая
Прочность бетона по образцам: 1 2 3 4 5 6
Средняя прочность серии образцов

Вывод: Марка и класс бетона: